①寒假?gòu)?fù)習(xí)-第4講化學(xué)反應(yīng)與電能-2025年高二化學(xué)寒假銜接講練 (人教版)-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

考點(diǎn)1 原電池的工作原理
1．原電池的概念
定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。
2．原電池的構(gòu)成
(1)半電池
原電池由兩個(gè)半電池組成，半電池包括電極材料和電解質(zhì)溶液。
(2)電極材料
一般情況下，兩個(gè)活潑性不同的電極，相對(duì)活潑的金屬作負(fù)極，較不活潑的金屬（或?qū)щ姷姆墙饘伲┳髡龢O。
(3)形成閉合回路
兩個(gè)半電池通過(guò)鹽橋和導(dǎo)線連接，形成閉合回路。
兩個(gè)隔離的半電池通過(guò)鹽橋連接起來(lái)，鹽橋中通常是裝有含KCl飽和溶液的瓊脂。
3．原電池的工作原理
(1)一般，原電池反應(yīng)為自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，且ΔHH＋(水)，陽(yáng)極：OH－(水)>SOeq \\al(2－,4)。
④電極式：陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，陽(yáng)極：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。
⑤總反應(yīng)：依據(jù)得失電子守恒，調(diào)整各電極計(jì)量數(shù)，然后相加，標(biāo)上反應(yīng)條件
2Cu2＋＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋4H＋、2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4。
(4)電解后電解質(zhì)溶液的復(fù)原
需加適量的某物質(zhì)，該物質(zhì)可以是陰極與陽(yáng)極產(chǎn)物的化合物。例如惰性電極電解CuSO4溶液，要恢復(fù)原溶液的濃度，可向電解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3，但不能加入Cu(OH)2，因?yàn)镃u(OH)2與生成的H2SO4反應(yīng)后使水量增加。使電解后的溶液恢復(fù)原狀的方法：先讓析出的產(chǎn)物(氣體或沉淀)恰好完全反應(yīng)，再將其化合物投入電解后的溶液中即可。
考點(diǎn)4 電解原理的應(yīng)用
1．氯堿工業(yè)
(1)電極反應(yīng)
陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑(反應(yīng)類型：氧化反應(yīng))；
陰極：2H＋＋2e－===H2↑(反應(yīng)類型：還原反應(yīng))。
檢驗(yàn)陽(yáng)極產(chǎn)物的方法是用濕潤(rùn)的KI-淀粉試紙靠近陽(yáng)極，若試紙變藍(lán)，證明生成了Cl2。電解時(shí)向食鹽水中滴加酚酞，陰極附近溶液變紅，說(shuō)明該電極附近產(chǎn)生的物質(zhì)為NaOH。
(2)電解方程式
化學(xué)方程式：2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；
離子方程式：2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(電解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
(3)陽(yáng)離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖
①陽(yáng)離子交換膜的作用
阻止OH－進(jìn)入陽(yáng)極室與Cl2發(fā)生副反應(yīng)：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸。
②a、b、c、d加入或取出的物質(zhì)分別是飽和食鹽水、稀NaOH溶液、稀食鹽水、濃NaOH溶液；X、Y分別為Cl2、H2。
【特別提醒】隔膜的作用
(1)能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)生成的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生副反應(yīng)。
(2)能選擇性通過(guò)離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。
2．電鍍
應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。
實(shí)例——電鍍銅
陽(yáng)極(銅片)：Cu－2e－===Cu2＋；陰極(待鍍鐵件)：Cu2＋＋2e－===Cu。
3．電冶金
(1)電解精煉銅
①電極材料：陽(yáng)極為粗銅，陰極為純銅。
②電解質(zhì)溶液：含Cu2＋的鹽溶液。
③電極反應(yīng)式
陽(yáng)極：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；
陰極：Cu2＋＋2e－===Cu。
④陽(yáng)極泥的形成
粗銅中不活潑的雜質(zhì)(金屬活動(dòng)性順序中位于銅之后的銀、金等)在陽(yáng)極難以失去電子，當(dāng)陽(yáng)極上的銅失去電子變成離子之后，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積于電解槽的底部，成為陽(yáng)極泥。
(2)利用電解熔融鹽(或氧化物)的方法來(lái)冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。
工業(yè)電解氧化鋁制取金屬鋁時(shí)，常加入冰晶石(Na3AlF6)，其作用是降低熔化溫度。電解過(guò)程中還需不斷補(bǔ)充陽(yáng)極(石墨)，其原因是陽(yáng)極生成的氧氣與石墨電極發(fā)生了反應(yīng)。
【特別提醒】
(1)電解精煉過(guò)程中的“兩不等”：電解質(zhì)溶液濃度在電解前后不相等；陰極增加的質(zhì)量和陽(yáng)極減少的質(zhì)量不相等。
(2)電鍍過(guò)程中的“一多，一少，一不變”：“一多”指陰極上有鍍層金屬沉積；“一少”指陽(yáng)極上有鍍層金屬溶解；“一不變”指電鍍液(電解質(zhì)溶液)的濃度不變。
考點(diǎn)5 金屬的腐蝕與防護(hù)
1．金屬的腐蝕
(1)金屬腐蝕的本質(zhì)
金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇?yáng)離子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。
(2)金屬腐蝕的類型
①化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕
②析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以鋼鐵的腐蝕為例)
鋼鐵暴露在潮濕空氣中主要發(fā)生的是吸氧腐蝕，鐵銹的形成過(guò)程中主要發(fā)生的反應(yīng)為
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O。
(3)金屬腐蝕快慢的判斷方法
①在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕由快到慢的順序?yàn)殡娊獬氐年?yáng)極＞原電池的負(fù)極＞化學(xué)腐蝕＞原電池的正極>電解池的陰極。
②同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序?yàn)閺?qiáng)電解質(zhì)溶液＞弱電解質(zhì)溶液＞非電解質(zhì)溶液。
③對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快。
④金屬活動(dòng)性差別越大，活潑性強(qiáng)的金屬腐蝕越快。
2．金屬的防護(hù)
(1)改變金屬材料的組成
在金屬中添加其他金屬或非金屬可以制成性能優(yōu)異的合金。如普通鋼中加入鎳、鉻等制成不銹鋼產(chǎn)品，鈦合金不僅具有優(yōu)異的抗腐蝕性，還具有良好的生物相容性。
(2)在金屬表面覆蓋保護(hù)層
在金屬表面覆蓋致密的保護(hù)層，將金屬制品與周?chē)镔|(zhì)隔開(kāi)是一種普遍采用的防護(hù)方法。如，在鋼鐵制品的表面噴涂油漆、涂礦物性油脂、覆蓋搪瓷、塑料等；電鍍鋅、錫、鉻、鎳等；利用化學(xué)方法、離子注入法、表面滲鍍等方式在金屬表面形成穩(wěn)定的鈍化膜。
(3)電化學(xué)保護(hù)法
金屬在發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，總是作為原電池負(fù)極(陽(yáng)極)的金屬被腐蝕，作為正極(陰極)的金屬不被腐蝕，如果能使被保護(hù)的金屬成為陰極，則該金屬就不易被腐蝕。
(1)犧牲陽(yáng)極法
原理：原電池原理，被保護(hù)的金屬作正極，活潑性更強(qiáng)的金屬作負(fù)極。
應(yīng)用：鍋爐內(nèi)壁、船舶外殼、鋼鐵閘門(mén)安裝鎂合金或鋅塊。
(2)外加電流法
原理：電解池原理，被保護(hù)的金屬作為陰極，與電源的負(fù)極相連。
應(yīng)用：鋼鐵閘門(mén)，高壓線鐵架，地下管道連接直流電源的負(fù)極。
【特別提醒】
(1)析氫腐蝕和吸氧腐蝕取決于金屬表面電解質(zhì)溶液的酸堿性，實(shí)際情況以吸氧腐蝕為主。
(2)鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕或吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極均是Fe失電子生成Fe2＋，而非Fe3＋。
(3)一般情況下，只有在金屬活動(dòng)性順序中排在氫之前的金屬才有可能發(fā)生析氫腐蝕。
(4)不要因?yàn)椤瓣?yáng)極”“陰極”而把犧牲陽(yáng)極法的工作原理當(dāng)作電解原理。
(5)判斷電化學(xué)保護(hù)法的類型，應(yīng)分清其基本原理，要看是利用電解原理的外加電流法還是應(yīng)用原電池原理的犧牲陽(yáng)極法，兩者不能混淆。
強(qiáng)化點(diǎn)一原電池原理的應(yīng)用
1．原電池的設(shè)計(jì)
(1)原電池設(shè)計(jì)的關(guān)鍵
①外電路：負(fù)極(還原性較強(qiáng)的物質(zhì)) eq \(————→,\s\up7(e-),\s\d5(導(dǎo)線)) 正極(較穩(wěn)定的金屬或能導(dǎo)電的非金屬)。
②內(nèi)電路：將兩極浸入電解質(zhì)溶液中，使陰、陽(yáng)離子做定向移動(dòng)。陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離子移向正極。
(2)設(shè)計(jì)原電池的思路（以Cu與AgNO3反應(yīng)為例）
①明確兩極反應(yīng) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(正極：2Ag＋＋2e－===2Ag,負(fù)極：Cu－2e－===Cu2＋))
②選擇電極材料
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(負(fù)極材料一般為較活潑易失電子的物質(zhì)，如Cu,\a\vs4\al(正極材料一般為導(dǎo)電性材料且活潑性較差，如C、Ag等)))
③選擇電解質(zhì)溶液
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(不含鹽橋：參與正極反應(yīng)的氧化劑，如AgNO3,\a\vs4\al(含鹽橋：負(fù)極區(qū)溶液一般含負(fù)極材料的金屬離,子，如Cu2＋),正極區(qū)溶液為參與正極反應(yīng)的氧化劑，如AgNO3))
（4）畫(huà)裝置圖：注明電極材料和溶液成分
2．加快化學(xué)反應(yīng)速率
在鋅與稀H2SO4反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液，CuSO4與鋅發(fā)生置換反應(yīng)生成Cu，從而形成Cu－Zn微小原電池，加快產(chǎn)生H2的速率。
3．金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較
一般來(lái)說(shuō)，作負(fù)極的金屬的活動(dòng)性強(qiáng)于正極金屬。
如：有兩種金屬a和b，用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生。由此可判斷出a是負(fù)極、b是正極，且金屬活動(dòng)性：a>b。
【典例1】控制合適的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。下列判斷不正確的是( )
A．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)
B．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3＋被還原
C．電流表讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)
D．電流表讀數(shù)為零后，向甲中加入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負(fù)極
答案：D
解析：由題圖并結(jié)合原電池原理分析可知，F(xiàn)e3＋得到電子變?yōu)镕e2＋，被還原，I－失去電子變?yōu)镮2，被氧化，A、B項(xiàng)正確；電流表讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，C項(xiàng)正確；向甲中加入FeCl2固體，對(duì)于2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，此時(shí)Fe2＋被氧化，I2被還原，故甲中石墨電極為負(fù)極，乙中石墨電極為正極，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
【解題技巧】
(1)設(shè)計(jì)帶鹽橋的原電池裝置時(shí)，一般負(fù)極金屬元素與其電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子元素保持一致，正極金屬元素與其電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子元素保持一致。如Cu－Zn原電池中，Zn與ZnSO4溶液，Cu與CuSO4溶液分別構(gòu)成半電池。
(2)“裝置圖”常見(jiàn)失分點(diǎn)提示
①不注明電極材料名稱或元素符號(hào)。
②不畫(huà)出電解質(zhì)溶液(或畫(huà)出但不標(biāo)注)。
③誤把鹽橋畫(huà)成導(dǎo)線。
④不能連成閉合回路。
強(qiáng)化點(diǎn)二化學(xué)電源
1．二次電池電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)
(1)明確兩極的反應(yīng)物。
(2)明確直接產(chǎn)物：根據(jù)負(fù)極氧化、正極還原，明確兩極的直接產(chǎn)物。
(3)確定最終產(chǎn)物：根據(jù)介質(zhì)環(huán)境和共存原則，找出參與的介質(zhì)粒子，確定最終產(chǎn)物。
(4)配平：根據(jù)電荷守恒、原子守恒配平電極反應(yīng)式。
注意：①H＋在堿性環(huán)境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性環(huán)境中結(jié)合H＋，生成H2O，在中性或堿性環(huán)境結(jié)合H2O，生成OH－；③若已知總反應(yīng)式時(shí)，可先寫(xiě)出較易書(shū)寫(xiě)的一極的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去較易寫(xiě)出的一極的電極反應(yīng)式，即得到較難寫(xiě)出的另一極的電極反應(yīng)式。
2．燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方法
負(fù)極為燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)。
正極為O2得電子發(fā)生還原反應(yīng)。
如CH4堿性(KOH溶液)燃料電池負(fù)極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方法：
第一步確定生成物
CH4eq \(――→,\s\up7(O2))eq \b\lc\[\rc\ (\a\vs4\al\c1(H2O,CO2\(――→,\s\up7(KOH))CO\\al(2－,3)＋H2O))
第二步確定電子轉(zhuǎn)移和變價(jià)元素原子守恒
eq \(C,\s\up6(－4))H4－8e－―→eq \(C,\s\up6(＋4))Oeq \\al(2－,3)＋H2O；
第三步依據(jù)電解質(zhì)性質(zhì)，用OH－使電荷守恒
CH4－8e－＋10OH－―→COeq \\al(2－,3)＋H2O；
第四步依據(jù)氫原子守恒配平H2O的化學(xué)計(jì)量數(shù)
CH4－8e－＋10OH－===COeq \\al(2－,3)＋7H2O。
【典例2】一種甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇，同時(shí)向一個(gè)電極通入空氣?；卮鹣铝袉?wèn)題：
(1)這種電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)方程式：___________________________________。
(2)此電池的正極反應(yīng)式：________________________，負(fù)極反應(yīng)式：_______________________。
(3)電解液中H＋向________極移動(dòng)，向外電路釋放電子的電極是________。
(4)使用該燃料電池的另一個(gè)好處是________________________________________。
答案：(1)2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
(2)3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2＋12H＋
(3)正負(fù)極 (4)對(duì)環(huán)境無(wú)污染
解析：(1)燃料電池的電池反應(yīng)為燃料的氧化反應(yīng)，在酸性條件下生成的CO2不與H2SO4反應(yīng)，故電池反應(yīng)為2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。
(2)電池的正極為O2得電子，由于是酸性環(huán)境，所以會(huì)生成H2O，用電池總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式即可得出負(fù)極反應(yīng)式。
(3)H＋移向正極，在正極生成水。
(4)產(chǎn)物是CO2和H2O，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
【解題技巧】
(1)燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用。燃料和氧化劑連續(xù)的由外部供給。
(2)燃料在燃料電池內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)并不是通常所說(shuō)的燃燒，不是化學(xué)能轉(zhuǎn)換成熱能再轉(zhuǎn)換成電能，而是由化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。
(3)書(shū)寫(xiě)燃料電池的化學(xué)方程式或電極反應(yīng)式時(shí)，要注意電解質(zhì)溶液或傳導(dǎo)介質(zhì)的影響，如堿性條件下CO2以CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 形式存在。
強(qiáng)化點(diǎn)三電解池的工作原理
1．電解池的陰、陽(yáng)極的判斷方法
2．電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷
【典例3】(1)電解MnSO4溶液可制備MnO2，其陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)________________________。
(2)將用燒堿吸收H2S后所得的溶液加入如圖所示的電解池的陽(yáng)極區(qū)進(jìn)行電解。電解過(guò)程中陽(yáng)極區(qū)發(fā)生如下反應(yīng)：S2－－2e－===S；(n－1)S＋S2－===Seq \\al(2－,n)。
①寫(xiě)出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式：____________________________________。
②電解后陽(yáng)極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì)，其離子方程式為_(kāi)______________________。
(3)鈰元素(Ce)是鑭系金屬中自然豐度最高的一種，常見(jiàn)有＋3、＋4兩種價(jià)態(tài)。霧霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4＋的溶液吸收，生成NOeq \\al(－,2)、NOeq \\al(－,3)(二者物質(zhì)的量之比為1∶1)?？刹捎秒娊夥▽⑸鲜鑫找褐械腘Oeq \\al(－,2)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)，同時(shí)再生成Ce4＋，其原理如圖所示。
①Ce4＋從電解槽的________(填字母)口流出，電極反應(yīng)式：________________。
②寫(xiě)出陰極的電極反應(yīng)式：_______________________________________________________。
答案：(1)Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2↓＋4H＋
(2)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－②Seq \\al(2－,n)＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑
(3)①a Ce3＋－e－===Ce4＋··②2NOeq \\al(－,2)＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O
解析：(3)①Ce4＋在陽(yáng)極生成，從a口流出。②NOeq \\al(－,2)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)，則NOeq \\al(－,2)在陰極得電子，轉(zhuǎn)化為N2，由得失電子守恒、電荷守恒可得陰極電極反應(yīng)式。
【解題技巧】
(1)陰極只作導(dǎo)體，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液（或熔融電解質(zhì)）中的陽(yáng)離子放電。
(2)電解水溶液時(shí)，K＋～Al3＋不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。
(3)電解時(shí)，在外電路中有電子通過(guò)，而在溶液中是靠離子移動(dòng)導(dǎo)電。因此，電子和離子的移動(dòng)遵循“電子不下水，離子不上線”。
(4)書(shū)寫(xiě)電解池的電極反應(yīng)式時(shí)，可以用實(shí)際放電的離子表示，但書(shū)寫(xiě)電解池的總反應(yīng)時(shí)，H2O要寫(xiě)成分子式。如用惰性電極電解食鹽水時(shí)，陰極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，總反應(yīng)式為2Cl－＋2H2O eq \(=====,\s\up7(電解)) 2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
強(qiáng)化點(diǎn)四電解的有關(guān)計(jì)算
1．三個(gè)計(jì)算原則
(1)陽(yáng)極失去的電子數(shù)等于陰極得到的電子數(shù)。
(2)串聯(lián)電池中各電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。
(3)電源輸出的電子總數(shù)和電解池中各電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。
2．六種常見(jiàn)計(jì)算類型
(1)兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算。
(2)溶液pH的計(jì)算{pH＝－lgc(H＋)}。
(3)相對(duì)原子質(zhì)量的計(jì)算和阿伏加德羅常數(shù)的值的測(cè)定。
(4)根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的量求產(chǎn)物的量或根據(jù)產(chǎn)物的量求轉(zhuǎn)移電子的量。
(5)計(jì)算析出的氣體體積或物質(zhì)的量。
(6)電極質(zhì)量的變化。
3．三種常見(jiàn)計(jì)算方法
(1)根據(jù)電子守恒法計(jì)算：用于串聯(lián)電路、陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等
(2)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算：先寫(xiě)出電極反應(yīng)式，再寫(xiě)出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算
(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算：根據(jù)得失電子守恒的關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計(jì)算所需的關(guān)系式
以通過(guò)4 ml e－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：
(式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)
【典例4】將1 L含有0.4 ml Cu(NO3)2和0.4 ml KCl的水溶液，用惰性電極電解一段時(shí)間后，在一電極上析出19.2 g Cu；此時(shí)，在另一電極上放出氣體的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為(不考慮產(chǎn)生的氣體在水中的溶解)( )
A．3.36 L B．5.6 L C．6.72 L D．13.44 L
答案：B
解析：陰極析出銅0.3 ml，由Cu2＋＋2e－===Cu知Cu2＋得到0.6 ml電子，根據(jù)2Cl－－2e－===Cl2↑，求出當(dāng)溶液中Cl－全部參與電極反應(yīng)時(shí)，放出Cl2 0.2 ml，失去電子0.4 ml。因此在陽(yáng)極還有OH－放電，根據(jù)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑和電子守恒，在陽(yáng)極有0.05 ml O2放出，即陽(yáng)極共放出0.25 ml、標(biāo)準(zhǔn)狀況下為5.6 L的氣體。
【解題技巧】電解相關(guān)計(jì)算的兩個(gè)要點(diǎn)
(1)熟練掌握電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，判斷各電極生成的產(chǎn)物。
(2)每個(gè)電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)都是相等的。
真題感知
1．（2024·海南?？冢┯蠥、B、C、D四種金屬，將A與B用導(dǎo)線連接起來(lái)，浸入電解質(zhì)溶液中，B不易被腐蝕；將A、D分別投入到等濃度的鹽酸中，D比A反應(yīng)劇烈；將銅浸入B的鹽溶液中無(wú)明顯變化；將銅浸入C的鹽溶液中，有金屬C析出。據(jù)此可推知它們的金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?br>A．D>C>A>B B．D>A>B>C C．D>B>A>C D．B>A>D>C
【答案】B
【解析】將A與B用導(dǎo)連接結(jié)起來(lái)，浸入電解質(zhì)溶液中，可構(gòu)成原電池結(jié)構(gòu)，B不易被腐蝕，說(shuō)明B作正極，則A金屬活動(dòng)性比B強(qiáng)；將A、D分別投入到等濃度的鹽酸中，D比A反應(yīng)劇烈，說(shuō)明D金屬活動(dòng)性比A強(qiáng)；將銅浸入B的鹽溶液中無(wú)明顯變化，說(shuō)明B的金屬活動(dòng)性比Cu強(qiáng)；將銅浸入C的鹽溶液中，有金屬C析出，說(shuō)明Cu的金屬活動(dòng)性比C強(qiáng)。綜上分析得金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋篋>A>B>C，故選B。
2．（2024湖南邵陽(yáng)）根據(jù)下圖，下列說(shuō)法正確的是
A．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中負(fù)極反應(yīng)均是Fe-2e-=Fe2+
B．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ鹽橋中的陽(yáng)離子均向右側(cè)燒杯移動(dòng)
C．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中正極反應(yīng)式均為O2+2H2O+4e-=4OH-，
D．放電過(guò)程中，裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中正極區(qū)溶液的pH均逐漸增大
【答案】D
【分析】由題干裝置可知，裝置Ⅰ中Zn比Fe活潑，則Zn作負(fù)極，電極反應(yīng)為：Zn-2e-=Zn2+，F(xiàn)e作正極，電極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-=4OH-，裝置Ⅱ中Fe比銅活潑，則Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)為：Fe-2e-=Fe2+，Cu作正極，電極反應(yīng)為：2H++2e-=H2↑，據(jù)此分析解題。
【解析】A．由分析可知，裝置Ⅰ中負(fù)極反應(yīng)為：Zn-2e-=Zn2+，裝置Ⅱ中負(fù)極反應(yīng)是Fe-2e-=Fe2+，A錯(cuò)誤；
B．由分析可知，裝置Ⅰ中左側(cè)為正極，右側(cè)為負(fù)極，則鹽橋中的陽(yáng)離子由負(fù)極移向正極即向左側(cè)燒杯移動(dòng)，而裝置Ⅱ中左側(cè)為負(fù)極，右側(cè)為正極，則鹽橋中的陽(yáng)離子向右側(cè)燒杯移動(dòng)，B錯(cuò)誤；
C．由分析可知，裝置Ⅰ中正極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-=4OH-，而裝置Ⅱ中正極反應(yīng)式均為2H++2e-=H2↑，C錯(cuò)誤；
D．由分析可知，放電過(guò)程中，裝置Ⅰ中正極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-=4OH-，而裝置Ⅱ中正極反應(yīng)式均為2H++2e-=H2↑，故裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中正極區(qū)溶液的pH均逐漸增大，D正確；
故答案為：D。
3．（2024·江西吉安）濃差電池中的電動(dòng)勢(shì)是由于電池中存在濃度差而產(chǎn)生的。某濃差電池的原理如圖所示，該電池從濃縮海水中提取LiCl的同時(shí)又獲得了電能。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A．電流由Y極通過(guò)外電路流向X極
B．電池工作時(shí)，通過(guò)離子導(dǎo)體移向X極區(qū)
C．X極發(fā)生的反應(yīng)為
D．Y極每生成1 ml Cl2，X極區(qū)得到2 ml LiCl
【答案】A
【解析】A．加入鹽酸，X極上生成氫氣，發(fā)生還原反應(yīng)：，X極為正極，Y極上發(fā)生氧化反應(yīng)：，Y極是負(fù)極，在外電路中電流由正極流向負(fù)極，A錯(cuò)誤；
B．電池工作時(shí)，向X極區(qū)移動(dòng)，B正確；
C．X極上生成氫氣，發(fā)生還原反應(yīng)：，C正確；
D．Y極每生成1 ml Cl2，轉(zhuǎn)移2 ml電子，有2 ml 向正極移動(dòng)，則X極區(qū)得到2 ml LiCl，D正確；
答案選A。
4．（024·廣西玉林）微生物脫鹽池是一種高效、經(jīng)濟(jì)的能源裝置，利用微生物處理有機(jī)廢水獲得電能，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)海水淡化?，F(xiàn)以氯化鈉溶液模擬海水，采用惰性電極，用下圖的裝置處理有機(jī)廢水(以含的溶液為例)，下列說(shuō)法正確的是
A．該電池可在高溫環(huán)境下工作
B．Y為陰離子選擇性交換膜
C．負(fù)極反應(yīng)式為：
D．每消耗2.24L的空氣，有0.4ml電子轉(zhuǎn)移
【答案】C
【分析】該裝置為原電池，有機(jī)廢水中的發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成，負(fù)極反應(yīng)式為，正極反應(yīng)式為，原電池工作時(shí)，陰離子移向負(fù)極、陽(yáng)離子移向正極，即模擬海水溶液中的通過(guò)陽(yáng)離子交換膜移向正極、通過(guò)陰離子交換膜移向負(fù)極，可實(shí)現(xiàn)海水淡化，則隔膜Y為陽(yáng)離子交換膜，據(jù)此分析解答。
【解析】A．該裝置為微生物脫鹽電池，溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致微生物死亡，海水淡化效果變差，故A錯(cuò)誤；
B．負(fù)極區(qū)生成氫離子，需要氯離子，正極區(qū)消耗氫離子，需要鈉離子，所以Y是陽(yáng)離子交換膜，故B錯(cuò)誤；
C．負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，同時(shí)生成氫離子，電極反應(yīng)式為，故C正確；
D．未講明標(biāo)況，且標(biāo)況下2.24L空氣中含有，每消耗1ml氧氣轉(zhuǎn)移4ml電子，據(jù)此計(jì)算消耗0.02ml氧氣轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=0.02ml×4=0.08ml，D錯(cuò)誤；
答案選C。
5．（2024·陜西寶雞）歐洲足球錦標(biāo)賽事中的拍攝車(chē)，裝著“綠色心臟”-質(zhì)子交換膜燃料電池，其工作原理如圖所示。下列敘述中正確的是
A．裝置中的能量變化為電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
B．通入氫氣的電極發(fā)生還原反應(yīng)
C．通入空氣的電極反應(yīng)式：O2+4e-+ 4H+=2H2O
D．裝置中電子從通入空氣的電極經(jīng)過(guò)導(dǎo)線流向通入氫氣的電極
【答案】C
【解析】A．燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A錯(cuò)誤；
B．負(fù)極的電極反應(yīng)為：H2-2e-=2H+，H2失去的電子被氧化發(fā)生了氧化反應(yīng)，B錯(cuò)誤；
C．氫氣失電子生成的H+，通過(guò)質(zhì)子交換膜由負(fù)極流向正極，正極的電極反應(yīng)式為：O2+4e-+4H+=2H2O，C正確；
D．通入氫氣的電極失去的電子經(jīng)過(guò)導(dǎo)線流向通入空氣的電極，D錯(cuò)誤；
故答案為：C。
6．（2024·湖北恩施）氨作為一種無(wú)碳富氫化合物，其具有價(jià)廉、不易燃、易儲(chǔ)存等特點(diǎn)，被認(rèn)為是可替代氫用于燃料電池的理想材料。燃料電池如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A．電極b為正極，發(fā)生還原反應(yīng)
B．電極a上電極反應(yīng)：
C．電池工作時(shí)向電極b遷移
D．電池工作時(shí)電極上理論消耗的
【答案】D
【分析】
電極a上NH3發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成N2和H2O，電極a為負(fù)極，電極b為正極。
【解析】A．根據(jù)分析，電極b為正極，電極b上O2發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，A項(xiàng)正確；
B．電極a上NH3發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成N2和H2O，電極反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，B項(xiàng)正確；
C．電池工作時(shí)陽(yáng)離子向正極遷移，則Na+向電極b遷移，C項(xiàng)正確；
D．電極a的電極反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，電極b的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-，根據(jù)得失電子守恒，電池工作時(shí)電極上理論消耗的=，D項(xiàng)錯(cuò)誤；
答案選D。
7．（2024·福建泉州）我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)研究出一種MB(亞甲基藍(lán))/MnO2固態(tài)無(wú)擴(kuò)散氫離子電池，該電池模型如圖所示，充電時(shí)，Mn2+沉積在石墨氈上生成MnO2，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A．放電時(shí)，石墨氈作正極
B．放電時(shí)，H+從右側(cè)區(qū)移到左側(cè)區(qū)
C．充電時(shí)，陰極發(fā)生反應(yīng)MB+2H++2e-=H2MB
D．充電時(shí)，若轉(zhuǎn)移0.2NA個(gè)電子石墨氈質(zhì)量增加8.7g
【答案】B
【分析】由充電時(shí)，錳離子沉積在石墨氈上生成二氧化錳可知，放電時(shí)，活性炭是原電池的負(fù)極，H2MB在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成MB和氫離子，石墨氈作正極，酸性條件下二氧化錳在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成錳離子和水；充電時(shí)，與直流電源負(fù)極相連的活性炭作陰極，酸性條件下MB在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成H2MB，石墨氈作陽(yáng)極，水分子作用下錳離子在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化錳和氫離子。
【解析】A．由分析可知，石墨氈作正極，酸性條件下二氧化錳在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成錳離子和水，故A正確；
B．由分析可知，放電時(shí)，活性炭是原電池的負(fù)極，石墨氈作正極，則氫離子通過(guò)質(zhì)子交換膜從左側(cè)區(qū)移到右側(cè)區(qū)，故B錯(cuò)誤；
C．由分析可知，充電時(shí)，與直流電源負(fù)極相連的活性炭作陰極，酸性條件下MB在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成H2MB，電極反應(yīng)式為MB+2H++2e-=H2MB，故C正確；
D．由分析可知，充電時(shí)，石墨氈作陽(yáng)極，水分子作用下錳離子在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化錳和氫離子，電極反應(yīng)式為Mn2+—2e-+2H2O=MnO2+4H+，則轉(zhuǎn)移0.2NA個(gè)電子時(shí)，石墨氈增加質(zhì)量為××87g/ml=8.7g，故D正確；
故選B。
8．（2024·河北張家口）我國(guó)海域遼闊，海岸線漫長(zhǎng)，島嶼眾多，海水電池的研究十分重要。某鋁-海水電池的工作原理示意圖如下。該電池M極采用鎳網(wǎng)惰性電極，同時(shí)可在電池右側(cè)完成鋁的回收。下列說(shuō)法正確的是
A．電勢(shì)：N電極>M電極
B．M極的電極反應(yīng)式為
C．離子交換膜可選用陽(yáng)離子交換膜
D．當(dāng)N極質(zhì)量減少5.4 g時(shí)，理論上M極消耗3.36 L空氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)
【答案】B
【分析】電極N為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Al-3e-=Al3+，電極M為正極，電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-═4OH-，據(jù)此作答。
【解析】A．由題意可知鋁電極為負(fù)極，電勢(shì)：M電極>N電極，故A錯(cuò)誤；
B．M極氧氣參與反應(yīng)，所以電極反應(yīng)式為，故B正確；
C．若用陽(yáng)離子交換膜，無(wú)法在右側(cè)回收鋁，故C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)N電極反應(yīng)方程式Al-3e-=Al3+，當(dāng)N極減少5.4 g Al時(shí)，理論上M極消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下3.36 L氧氣，故D錯(cuò)誤；
答案選B。
9．（2023·河南焦作）研究人員利用膜電解技術(shù)，以溶液為主要原料制備的裝置如圖所示。已知：在不同pH時(shí)和在溶液中可相互轉(zhuǎn)化，和的物質(zhì)的量濃度的對(duì)數(shù)與pH的關(guān)系如圖所示。下列敘述正確的是
A．a(chǎn)為負(fù)極，b為正極
B．在陰極室制得
C．陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為
D．外電路中每通過(guò)1ml電子，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下16.8L氣體
【答案】D
【分析】根據(jù)圖象可知，當(dāng)溶液酸性較強(qiáng)時(shí)，可幾乎全部轉(zhuǎn)化為，故產(chǎn)品室的酸性應(yīng)該很強(qiáng)，推知產(chǎn)品室為陽(yáng)極室。
【解析】A．由分析可知，產(chǎn)品室為陽(yáng)極室，故a為正極，b為負(fù)極，故A錯(cuò)誤。
B．由分析可知，在陽(yáng)極室制得，故B錯(cuò)誤。
C．由分析可知，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為，故C錯(cuò)誤。
D．由分析可知，外電路中通過(guò)1ml電子時(shí)，陽(yáng)極產(chǎn)生0.25ml O2，陰極產(chǎn)生0.5ml H2，故標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生氣體的體積為16.8L，故D正確。
故答案為：D。
10．（2023·云南省通海縣第一中學(xué)）一種電解法制備高純鉻和硫酸的簡(jiǎn)單裝置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是
A．b為直流電源的負(fù)極
B．陰極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑
C．工作時(shí)，乙池中溶液的pH減小
D．若有1 ml離子通過(guò)A膜，理論上陽(yáng)極生成5.6mL氣體
【答案】C
【分析】該裝置制備高純Cr和硫酸，甲池中Cr電極上Cr3+得電子發(fā)生還原反應(yīng)，則Cr為陰極，陰極電極反應(yīng)式為Cr3++3e-=Cr；陽(yáng)極電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2↑+4H+，從而實(shí)現(xiàn)目的，據(jù)此分析解答。
【解析】A. 該裝置制備高純Cr和硫酸，甲池中Cr電極上Cr3+得電子發(fā)生還原反應(yīng)，則Cr為陰極，連接陰極的電極a為負(fù)極，則b為正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；
B. 陰極反應(yīng)式為Cr3++3e-=Cr；陽(yáng)極反應(yīng)式為2H2O?4e?=O2↑+4H+，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
C. 甲池中硫酸根離子通過(guò)交換膜進(jìn)入乙池、丙中生成的氫離子通過(guò)交換膜進(jìn)入乙池，所以導(dǎo)致乙池中硫酸濃度增大，溶液的pH減小，C項(xiàng)正確；
D. 若有1 ml離子通過(guò)A膜，則丙池生成1ml氫離子，根據(jù)氫離子和氧氣關(guān)系知，理論上陽(yáng)極生成氣體0.25ml，但沒(méi)有指明為標(biāo)準(zhǔn)狀況，不能計(jì)算氧氣的體積，D項(xiàng)錯(cuò)誤；
答案選C。
11．（2023·貴州六盤(pán)水）應(yīng)用電解法對(duì)煤進(jìn)行脫硫處理具有脫硫效率高、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)。煤中含硫物質(zhì)主要為，脫硫過(guò)程的主要反應(yīng)為，電解脫硫原理如圖：
下列說(shuō)法正確的是
A．石墨2為陽(yáng)極
B．通電時(shí)，混合液中向石墨1電極移動(dòng)
C．電解剛剛開(kāi)始時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為
D．電解一段時(shí)間后混合液的增大
【答案】C
【分析】根據(jù)原理裝置圖可知，Mn2+失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，石墨1是陽(yáng)極，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Mn2+-e-=Mn3+，石墨2是陰極，H+在陰極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，陰極的電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑，混合液中發(fā)生反應(yīng)FeS2+15Mn3++8H2O=Fe3++2SO+15Mn2++16H+；
【解析】A．石墨2為陰極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；
B．通電時(shí)，混合液中向石墨2電極移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
C．根據(jù)分析可知，電解剛剛開(kāi)始時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為，C項(xiàng)正確；
D．根據(jù)混合液中反應(yīng)FeS2+15Mn3++8H2O=Fe3++2SO+15Mn2++16H+，電解一段時(shí)間后溶液酸性增強(qiáng)，混合液的減小，D項(xiàng)錯(cuò)誤；
答案選C。
12．（2023·福建龍巖）科研人員設(shè)計(jì)了如圖所示的甲烷燃料電池，并用于電解飽和溶液，電池的電解質(zhì)是摻雜了與的固體，可在高溫下傳導(dǎo)。下列說(shuō)法正確的是
A．電極C為陰極
B．電極D區(qū)溶液的降低
C．該電池工作時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為：
D．當(dāng)線路上通過(guò)電子時(shí)，有參與反應(yīng)
【答案】C
【分析】根據(jù)左邊分析是甲烷燃料電池，甲烷做燃料，因此上面為原電池負(fù)極，下面為原電池正極，連正極的為陽(yáng)極即C電極，D電極為陰極。
【解析】A．根據(jù)前面分析電極C為陽(yáng)極，故A錯(cuò)誤；
B．D極為陰極，是水電離出的氫離子得到電子變?yōu)闅錃?，剩余氫氧根，因此電極D區(qū)溶液的增大，故B錯(cuò)誤；
C．甲烷為負(fù)極，因此該電池工作時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為：，故C正確；
D．沒(méi)有氣體所處的溫度和壓強(qiáng)，無(wú)法進(jìn)行換算，故D錯(cuò)誤。
提升專練
1．鋰電池是一類由鋰或鋰合金為負(fù)極材料的電池。最早出現(xiàn)的鋰電池的總反應(yīng)是，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是
A．電子流向?yàn)樨?fù)極電解液正極
B．該鋰電池電解液可使用水電解質(zhì)溶液
C．每轉(zhuǎn)移電子，負(fù)極增重
D．電池正極反應(yīng)
【答案】D
【分析】從圖中可以看出，a電極為負(fù)極，b電極為正極。
【解析】A．電子流動(dòng)時(shí)，不能經(jīng)過(guò)電解質(zhì)溶液，則電子流向?yàn)樨?fù)極(a)電流表A正極(b)，A不正確；
B．Li是活潑金屬，能與水發(fā)生反應(yīng)，所以該鋰電池電解液不能使用水電解質(zhì)溶液，B不正確；
C．每轉(zhuǎn)移電子，負(fù)極有1mlLi失電子生成Li+，Li+遷移至LiClO4混合有機(jī)溶劑中，則負(fù)極減輕，C不正確；
D．電池正極材料為MnO2，得電子的產(chǎn)物與Li+結(jié)合為L(zhǎng)iMnO2，電極反應(yīng)式為，D正確；
故選D。
2．酒駕行為危害社會(huì)安全，交警部門(mén)常用酸性燃料電池酒精檢測(cè)儀對(duì)此進(jìn)行檢測(cè)。該檢測(cè)儀的工作原理如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A．負(fù)極的電極反應(yīng)式為
B．該電池工作一段時(shí)間后，正極區(qū)溶液的pH增大
C．若外電路中轉(zhuǎn)移4ml電子，理論上右側(cè)電極附近溶液增重32g（假設(shè)不揮發(fā)）
D．液晶顯示器上數(shù)字與電流強(qiáng)弱有關(guān)，顯示器的數(shù)字越大，說(shuō)明酒精含量越高
【答案】C
【分析】O2有氧化性反應(yīng)中得電子，故通入O2的右側(cè)為正極，原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，燃料電池負(fù)極通入的為乙醇。
【解析】A．負(fù)極的電極反應(yīng)式為，A正確；
B．氧氣在正極上發(fā)生反應(yīng)，正極上消耗氫離子且產(chǎn)生的水對(duì)溶液稀釋，氫離子濃度減小，一段時(shí)間后，正極區(qū)溶液的pH增大，故B正確；
C．若外電路中轉(zhuǎn)移4ml電子，理論上右側(cè)吸收1ml氧氣，內(nèi)電路移入4ml ，電極附近溶液增重32g+4g=36g，故C錯(cuò)誤；
D．液晶顯示器上數(shù)字與電流強(qiáng)弱有關(guān)，顯示器上的數(shù)字越大，說(shuō)明的電流越大，則負(fù)極放電的乙醇就越多，說(shuō)明酒精含量越高，故D正確；
本題選C。
3．一種用于驅(qū)動(dòng)潛艇的液氨一液氧燃料電池原理示意如圖所示。下列有關(guān)該電池說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A．電池工作時(shí)，電極電勢(shì)高于電極電勢(shì)
B．電子由電極經(jīng)外電路流向電極
C．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，每消耗轉(zhuǎn)移電子
D．電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為
【答案】A
【分析】根據(jù)題中液氨?液氧燃料電池可知，負(fù)極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即A是負(fù)極，B是正極，堿性條件下，氧氣在正極生成氫氧根離子，燃料電池的總反應(yīng)是燃料燃燒的化學(xué)方程式：4NH3+3O2=2N2+6H2O，電子從負(fù)極流向正極。
【解析】A．原電池中，正極電勢(shì)高于負(fù)極電勢(shì)，故電極電勢(shì)高于電極A，故A錯(cuò)誤；
B．電子從負(fù)極流向正極，即從電極流向電極B，故B正確；
C．燃料電池的總反應(yīng)為，該電池工作時(shí)，每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下即轉(zhuǎn)移電子，故C正確；
D．堿性條件下，氨氣在負(fù)極失電子生成，其電極反應(yīng)為，故D正確；
答案選A。
4．一種新型的高比能量鋅—碘溴液流電池工作原理示意圖如下。圖中貯液器可儲(chǔ)存電解質(zhì)溶液，提高電池的容量。下列敘述正確的是
A．放電時(shí)，a電極反應(yīng)為
B．放電時(shí)，溶液中離子的數(shù)目會(huì)逐漸減少
C．充電時(shí)，b電極每增重0.65g，溶液中有0.02mlI-被氧化
D．充電時(shí)，a電極接外電源負(fù)極
【答案】C
【分析】放電時(shí)，b電極Zn失電子轉(zhuǎn)化為Zn2+，為原電池的負(fù)極；a電極I2Br-得電子轉(zhuǎn)化為I-、Br-，為原電池的正極。
【解析】A．由分析可知，放電時(shí)，a電極為正極，I2Br-得電子轉(zhuǎn)化為I-、Br-，反應(yīng)為，A不正確；
B．放電時(shí)，a電極I2Br-得電子轉(zhuǎn)化為I-、Br-，b電極Zn失電子轉(zhuǎn)化為Zn2+，則溶液中離子的數(shù)目會(huì)逐漸增大，B不正確；
C．充電時(shí)，b電極每增重0.65g(Zn)，表明有0.01mlZn2+得電子生成Zn，則a電極有0.02mlI-失電子轉(zhuǎn)化為I2Br-，溶液中有0.02mlI-被氧化，C正確；
D．放電時(shí)，a電極為正極，則充電時(shí)，a電極為陽(yáng)極，接外電源正極，D不正確；
故選C。
5．高效率新型光催化鈉離子電池是一種二次電池，放電時(shí)工作原理如圖所示。電池中填充固體電解質(zhì)，用太陽(yáng)光照射光催化電極可以對(duì)該電池進(jìn)行充電。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A．放電時(shí)，光催化電極為正極
B．放電時(shí)，通過(guò)離子交換膜移向石墨電極
C．放電時(shí)，電池中總反應(yīng)式為
D．光照時(shí)，石墨電極發(fā)生的電極方程式為
【答案】B
【分析】從工作原理圖中可看出放電時(shí)，失去電子轉(zhuǎn)化為，石墨電極為負(fù)極，光催化電極為正極，據(jù)此分析解答；
【解析】A．由上述分析可知，放電時(shí)，光催化電極為正極，A項(xiàng)正確；
B．放電時(shí)，陽(yáng)離子通過(guò)離子交換膜移向正極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
C．放電時(shí)，電池中總反應(yīng)式為，C項(xiàng)正確；
D．光照時(shí)是充電過(guò)程，石墨電極為陰極，發(fā)生的電極方程式為，D項(xiàng)正確；
故選：B。
6．如圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時(shí)間后，b極附近溶液呈紅色。下列說(shuō)法中正確的是
①X是正極，Y是負(fù)極
②X是負(fù)極，Y是正極
③CuSO4溶液的酸性逐漸增強(qiáng)
④CuSO4溶液的酸性不變
A．①③ B．②③C．①④D．②④
【答案】A
【解析】通電一段時(shí)間后，b極顯紅色說(shuō)明在b極附近溶液呈堿性，說(shuō)明水電離出的H+在b極放電，b極為陰極，則Y為負(fù)極，X是正極；Pt極為陽(yáng)極，惰性電極電解CuSO4溶液放出O2同時(shí)產(chǎn)生氫離子，酸性逐漸增強(qiáng)；
綜上所述正確的有①③，故選A。
7．羥基自由基(·OH)是自然界中氧化性僅次于氟的氧化劑。我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種能將苯酚氧化為CO2和H2O的原電池-電解池組合裝置(如下圖所示)，該裝置能實(shí)現(xiàn)發(fā)電、環(huán)保二位一體。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A．b極為負(fù)極，d極為陽(yáng)極
B．b電極區(qū)每產(chǎn)生3mlCO2，c電極區(qū)溶液質(zhì)量減輕14g
C．d電極的電極反應(yīng)式：H2O-e-=·OH+H+
D．工作時(shí)，如果II室中Na+、Cl? 數(shù)目都減小，則M為陽(yáng)離子交換膜
【答案】B
【分析】苯酚氧化為CO2和H2O的原電池中C6H6O CO2+H2O，發(fā)生了氧化反應(yīng)，作負(fù)極，c為陰極：發(fā)生了還原反應(yīng)，作正極，d為陽(yáng)極。以此分析解答。
【解析】A. 根據(jù)上述分析可知：b極為負(fù)極，d極為陽(yáng)極，故A正確；
B. 根據(jù)上述分析可知：1mlC6H6O 6mlCO228mle-，c極區(qū)2H+H2 2mle-。所以b電極區(qū)每產(chǎn)生3mlCO2，轉(zhuǎn)移14ml電子，c電極產(chǎn)生7mlH2，d極質(zhì)子通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入c極區(qū)，溶液質(zhì)量不會(huì)變化，故B錯(cuò)誤；
C. 根據(jù)上述分析可知：d為陽(yáng)極，其電極的電極反應(yīng)式：H2O-e-=·OH+H+，故C正確；
D. 根據(jù)上述分析可知：a為正極，其電極的電極反應(yīng)式：7H2O++6 e-=2+8OH-，陰離子濃度增大，Na+透過(guò)M膜進(jìn)入a極區(qū)，所以M為陽(yáng)離子交換膜，故D正確；
故答案：B。
8．利用CH4燃料電池電解制備Ca(H2PO4)2，裝置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是
A．a(chǎn)極反應(yīng)：CH4+8e-+4O2-=CO2+2H2O
B．A、C膜均為陽(yáng)離子交換膜，B膜為陰離子交換膜
C．該裝置開(kāi)始工作時(shí)即可得到產(chǎn)物H2和O2
D．a(chǎn)極上通入2.24L甲烷(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，陽(yáng)極室Ca2+減少0.8ml
【答案】B
【分析】CH4燃料原電池中，甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO2，所以通入燃料CH4的a極為負(fù)極，通入氧化劑氧氣的b極為原電池的正極，電池總反應(yīng)為：CH4+2O2=CO2+2H2O；根據(jù)電池中移動(dòng)的O2-可知電解質(zhì)為熔融的金屬氧化物，與電源的正極相連接的c極為電解池的陽(yáng)極，在陽(yáng)極為氯離子放電，則電極反應(yīng)為：2Cl--2e-═Cl2↑，電解池中陽(yáng)離子移向陰極，陰離子移向陽(yáng)極，則A膜應(yīng)為陽(yáng)離子交換膜，陰極d極附近氫離子放電生成氫氣，破壞水的電離平衡，氫氧根離子濃度增大，結(jié)合鈉離子生成氫氧化鈉，則C膜也應(yīng)為陽(yáng)離子交換膜，原料室中的H2PO向陽(yáng)極室移動(dòng)，通過(guò)B膜進(jìn)入產(chǎn)品室，則B膜為陰離子交換膜。
【解析】A． a極反應(yīng)：CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O，故A錯(cuò)誤；
B．由分析可知：A、C膜均為陽(yáng)離子交換膜，B膜為陰離子交換膜，故B正確；
C．與電源的正極相連接的c極為電解池的陽(yáng)極，在陽(yáng)極為氯離子放電，則電極反應(yīng)為：2Cl--2e-═Cl2↑，該裝置開(kāi)始工作時(shí)即可得到產(chǎn)物H2和Cl2，故C錯(cuò)誤；
D．左側(cè)為原電池，右側(cè)為電解池，構(gòu)成閉合回路，原電池釋放的電子，等于電解池通過(guò)的電子，a極上通入標(biāo)況下2.24L甲烷，n(CH4)=0.1ml，1mlCH4～1mlCO2～8mle-，根據(jù)電荷守恒電解液中離子移動(dòng)與電子相當(dāng)，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，原料室H2PO4-向陽(yáng)極室移動(dòng)，通過(guò)B膜進(jìn)入產(chǎn)品室減少0.8ml，陽(yáng)極室Ca2+減少0.4ml，故D錯(cuò)誤；
故選B。
9．和都是比較穩(wěn)定的分子，科學(xué)家利用電化學(xué)裝置實(shí)現(xiàn)兩種分子的耦合轉(zhuǎn)化，其原理如圖所示，兩電極均為惰性電極，下列說(shuō)法正確的是
A．電池工作時(shí)，往電極R移動(dòng)
B．相同條件下，若生成的和的體積比為4∶3，則消耗的和的體積比為14∶11
C．電極R上發(fā)生的電極反應(yīng)為
D．M為電源的負(fù)極
【答案】B
【分析】電解池工作時(shí)電極P發(fā)生氧化反應(yīng)，CH4中C原子-4價(jià)，產(chǎn)物C2H4中C原子-2價(jià)，C2H6中C原子-3價(jià)，化合價(jià)升高，所以電極P為陽(yáng)極；電極R為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，CO2→CO過(guò)程C原子由+4價(jià)降至+2價(jià)；O2-離子由電極R移向電極P；
【解析】A．根據(jù)分析，O2-移向電極P，A錯(cuò)誤；
B．按照題目所給數(shù)據(jù)，假設(shè)陽(yáng)極生成C2H44ml，C2H63ml，則陽(yáng)極總失電子，消耗CH4共2×(4+3)ml=14ml，同樣陰極總得電子也是22ml，所以消耗CO2物質(zhì)的量是，所以消耗CH4和CO2的物質(zhì)的量之比為14﹕11，則在同溫同壓的情況下，兩種氣體體積之比也為14﹕11，B正確；
C．根據(jù)分析，電極R上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)分析，電極P為陽(yáng)極，其所連直流電源電極應(yīng)為正極，D錯(cuò)誤；
綜上，本題選B。
10．支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽(yáng)極。下列有關(guān)表述不正確的是( )
A．通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零
B．通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁
C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽(yáng)極材料和傳遞電流
D．通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整
【答案】C
【解析】鋼管樁接電源的負(fù)極，高硅鑄鐵接電源的正極，通電后，外電路中的電子從高硅鑄鐵(陽(yáng)極)流向正極，從負(fù)極流向鋼管樁(陰極)，A、B正確；題給信息高硅鑄鐵為“惰性輔助陽(yáng)極”不損耗，C錯(cuò)誤。
11．一定條件下，某含碳鋼腐蝕情況與溶液pH的關(guān)系如下表：
下列說(shuō)法正確的是( )
A．pH＜4時(shí)，發(fā)生析氫腐蝕
B．隨pH的升高，含碳鋼的腐蝕速率逐漸加快
C．pH為14時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為2H2O＋Fe－3e－===FeOeq \\al(－,2)＋4H＋
D．pH為7時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為Fe－3e－===Fe3＋，生成的Fe3＋被空氣中的氧氣氧化為Fe2O3
【答案】A
【解析】pH＜4時(shí)，鋼鐵腐蝕的主要產(chǎn)物為Fe2＋，此時(shí)溶液呈酸性，正極上H＋得電子，生成H2，A正確；由表中信息可知，隨pH的升高，含碳鋼的腐蝕速率先減慢后加快，B錯(cuò)誤；pH為14時(shí)，電解質(zhì)溶液呈堿性，負(fù)極反應(yīng)式為Fe＋4OH－－3e－===FeOeq \\al(－,2)＋2H2O，C錯(cuò)誤；pH為7時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋，生成的二價(jià)鐵被氧氣氧化，最終生成Fe2O3，D錯(cuò)誤。
12．隨著工業(yè)的發(fā)展，如何高效處理污水成為人類亟待解決的問(wèn)題。
(1)利用原電池原理，酸性廢水中的在水處理劑（主要成分為鐵粉、炭粉）表面的變化如圖所示。
①圖中，納米鐵粉作（填“正極”或“負(fù)極”），多孔炭粉的作用為。
②正極上的電極反應(yīng)式為。
(2)科研人員利用垃圾滲透液實(shí)現(xiàn)發(fā)電、環(huán)保二位一體，裝置如圖（a、b為離子交換膜）。
①石墨電極M上的電極反應(yīng)式為。
②a為（填“陰離子”或“陽(yáng)離子”）交換膜。
③在放電過(guò)程中，由中間室向（填“M”或“N”）極室移動(dòng)。
④理論上M極每處理，電路中通過(guò)的電子數(shù)為。
【答案】(1) 負(fù)極作原電池的正極
(2) 陰離子 N 2.4
【分析】由圖可知，該裝置為原電池，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成N2，則M電極是負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為2-6e-=N2↑+8H+，N電極是正極，正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成N2，正極反應(yīng)式為2+10e-+12H+=6H2O+N2↑，原電池工作時(shí)，陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，據(jù)此分析解答。
【解析】（1）①Fe比C活潑，F(xiàn)e作負(fù)極，C作正極，則納米鐵粉作負(fù)極，多孔炭粉的作用為作原電池的正極；②正極上硝酸根離子得電子生成銨根，電極反應(yīng)式為；
（2）①M(fèi)電極是負(fù)極，負(fù)極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成N2，負(fù)極反應(yīng)式為2-6e-=N2↑+8H+；
②M電極是負(fù)極，N電極是正極，Na+由中間室向N極室移動(dòng)，Cl-向M極室移動(dòng)，則a為陰離子交換膜；
③該原電池中M電極是負(fù)極，N電極是正極，陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，即Na+由中間室向N極室移動(dòng)；
④M極反應(yīng)式為2-6e-=N2↑+8H+，消耗2ml銨根轉(zhuǎn)移6ml電子，處理轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2.4。
考點(diǎn)聚焦：復(fù)習(xí)要點(diǎn)+知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，有的放矢
重點(diǎn)專攻：知識(shí)點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)梳理，查漏補(bǔ)缺
難點(diǎn)強(qiáng)化：難點(diǎn)內(nèi)容標(biāo)注與講解，能力提升
提升專練：真題感知+提升專練，全面突破
種類
酸性
堿性
負(fù)極反應(yīng)式
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正極反應(yīng)式
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
電池總反應(yīng)式
2H2＋O2===2H2O
實(shí)例
電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式
電解質(zhì)溶液濃度
復(fù)原方法
H2SO4
陰極：2H＋＋2e－===H2↑
陽(yáng)極：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
總反應(yīng)式：2H2Oeq \(=====,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑
增大
加水
NaOH
陰極：4H2O+4e-===2H2↑+4OH-
陽(yáng)極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
總反應(yīng)式：2H2Oeq \(=====,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑
增大
H2O
Na2SO4
陰極：4H2O+4e-===2H2↑+4OH-
陽(yáng)極：2H2O-4e-===O2↑+4H+
總反應(yīng)式：2H2Oeq \(=====,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑
增大
H2O
實(shí)例
電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式
電解質(zhì)溶液濃度
復(fù)原方法
HCl
陰極：2H＋＋2e－===H2↑
陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑
總反應(yīng)式：2HCleq \(=====,\s\up7(電解))H2↑＋Cl2↑
減小
通入HCl氣體
CuCl2
陰極：Cu2＋＋2e－===Cu
陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑
總反應(yīng)式：CuCl2eq \(=====,\s\up7(電解))Cu＋Cl2↑
加CuCl2固體
實(shí)例
電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式
電解質(zhì)溶液濃度
復(fù)原方法
NaCl
陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑
陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
總反應(yīng)式：2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－
減小并生成新電解質(zhì)
通入HCl氣體
實(shí)例
電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式
電解質(zhì)溶液濃度
復(fù)原方法
CuSO4
陽(yáng)極：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
陰極：2Cu2＋＋4e－===4Cu
總反應(yīng)式：2Cu2＋＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋4H＋
減小并生成新電解質(zhì)
加CuO或CuCO3
AgNO3
陽(yáng)極：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
陰極：4Ag＋＋4e－===4Ag
總反應(yīng)式：4Ag＋＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(電解))4Ag＋O2↑＋4H＋
減小并生成新電解質(zhì)
加Ag2O
總方程式
陽(yáng)極、陰極反應(yīng)式
冶煉鈉
2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑
2Cl－－2e－===Cl2↑、2Na＋＋2e－===2Na
冶煉鎂
MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑
2Cl－－2e－===Cl2↑、Mg2＋＋2e－===Mg
冶煉鋁
2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up7(電解))4Al＋3O2↑
6O2－－12e－===3O2↑、4Al3＋＋12e－===4Al
類型
化學(xué)腐蝕
電化學(xué)腐蝕
條件
金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)
不純的金屬接觸到電解質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng)
本質(zhì)
M－ne－===Mn＋
M－ne－===Mn＋
現(xiàn)象
金屬被腐蝕
較活潑金屬被腐蝕
區(qū)別
無(wú)電流產(chǎn)生
有微弱電流產(chǎn)生
聯(lián)系
電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕普遍得多，腐蝕速率更快，危害也更嚴(yán)重
類型
析氫腐蝕
吸氧腐蝕
條件
水膜酸性較強(qiáng)
水膜酸性很弱或呈中性
電極反應(yīng)
負(fù)極
Fe－2e－===Fe2＋
正極
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
總反應(yīng)式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
聯(lián)系
吸氧腐蝕更普遍
Ⅰ
Ⅱ
pH
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蝕快慢
較快
慢
較快
主要產(chǎn)物
Fe2＋
Fe3O4
Fe2O3
FeOeq \\al(－,2)

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